mm/migrate.c

   1 /*
   2  * Memory Migration functionality - linux/mm/migration.c
   3  *
   4  * Copyright (C) 2006 Silicon Graphics, Inc., Christoph Lameter
   5  *
   6  * Page migration was first developed in the context of the memory hotplug
   7  * project. The main authors of the migration code are:
   8  *
   9  * IWAMOTO Toshihiro <iwamoto@valinux.co.jp>
  10  * Hirokazu Takahashi <taka@valinux.co.jp>
  11  * Dave Hansen <haveblue@us.ibm.com>
  12  * Christoph Lameter
  13  */
  14
  15 #include <linux/migrate.h>
  16 #include <linux/export.h>
  17 #include <linux/swap.h>
  18 #include <linux/swapops.h>
  19 #include <linux/pagemap.h>
  20 #include <linux/buffer_head.h>
  21 #include <linux/mm_inline.h>
  22 #include <linux/nsproxy.h>
  23 #include <linux/pagevec.h>
  24 #include <linux/ksm.h>
  25 #include <linux/rmap.h>
  26 #include <linux/topology.h>
  27 #include <linux/cpu.h>
  28 #include <linux/cpuset.h>
  29 #include <linux/writeback.h>
  30 #include <linux/mempolicy.h>
  31 #include <linux/vmalloc.h>
  32 #include <linux/security.h>
  33 #include <linux/memcontrol.h>
  34 #include <linux/syscalls.h>
  35 #include <linux/hugetlb.h>
  36 #include <linux/hugetlb_cgroup.h>
  37 #include <linux/gfp.h>
  38 #include <linux/balloon_compaction.h>
  39
  40 #include <asm/tlbflush.h>
  41
  42 #define CREATE_TRACE_POINTS
  43 #include <trace/events/migrate.h>
  44
  45 #include "internal.h"
  46
  47 /*
  48  * migrate_prep() needs to be called before we start compiling a list of pages
  49  * to be migrated using isolate_lru_page(). If scheduling work on other CPUs is
  50  * undesirable, use migrate_prep_local()
  51  */
  52 int migrate_prep(void)
  53 {
  54         /*
  55          * Clear the LRU lists so pages can be isolated.
  56          * Note that pages may be moved off the LRU after we have
  57          * drained them. Those pages will fail to migrate like other
  58          * pages that may be busy.
  59          */
  60         lru_add_drain_all();
  61
  62         return 0;
  63 }
  64
  65 /* Do the necessary work of migrate_prep but not if it involves other CPUs */
  66 int migrate_prep_local(void)
  67 {
  68         lru_add_drain();
  69
  70         return 0;
  71 }
  72
  73 /*
  74  * Add isolated pages on the list back to the LRU under page lock
  75  * to avoid leaking evictable pages back onto unevictable list.
  76  */
  77 void putback_lru_pages(struct list_head *l)
  78 {
  79         struct page *page;
  80         struct page *page2;
  81
  82         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
  83                 list_del(&page->lru);
  84                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
  85                                 page_is_file_cache(page));
  86                         putback_lru_page(page);
  87         }
  88 }
  89
  90 /*
  91  * Put previously isolated pages back onto the appropriate lists
  92  * from where they were once taken off for compaction/migration.
  93  *
  94  * This function shall be used instead of putback_lru_pages(),
  95  * whenever the isolated pageset has been built by isolate_migratepages_range()
  96  */
  97 void putback_movable_pages(struct list_head *l)
  98 {
  99         struct page *page;
 100         struct page *page2;
 101
 102         list_for_each_entry_safe(page, page2, l, lru) {
 103                 list_del(&page->lru);
 104                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 105                                 page_is_file_cache(page));
 106                 if (unlikely(balloon_page_movable(page)))
 107                         balloon_page_putback(page);
 108                 else
 109                         putback_lru_page(page);
 110         }
 111 }
 112
 113 /*
 114  * Restore a potential migration pte to a working pte entry
 115  */
 116 static int remove_migration_pte(struct page *new, struct vm_area_struct *vma,
 117                                  unsigned long addr, void *old)
 118 {
 119         struct mm_struct *mm = vma->vm_mm;
 120         swp_entry_t entry;
 121         pmd_t *pmd;
 122         pte_t *ptep, pte;
 123         spinlock_t *ptl;
 124
 125         if (unlikely(PageHuge(new))) {
 126                 ptep = huge_pte_offset(mm, addr);
 127                 if (!ptep)
 128                         goto out;
 129                 ptl = &mm->page_table_lock;
 130         } else {
 131                 pmd = mm_find_pmd(mm, addr);
 132                 if (!pmd)
 133                         goto out;
 134                 if (pmd_trans_huge(*pmd))
 135                         goto out;
 136
 137                 ptep = pte_offset_map(pmd, addr);
 138
 139                 /*
 140                  * Peek to check is_swap_pte() before taking ptlock?  No, we
 141                  * can race mremap's move_ptes(), which skips anon_vma lock.
 142                  */
 143
 144                 ptl = pte_lockptr(mm, pmd);
 145         }
 146
 147         spin_lock(ptl);
 148         pte = *ptep;
 149         if (!is_swap_pte(pte))
 150                 goto unlock;
 151
 152         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 153
 154         if (!is_migration_entry(entry) ||
 155             migration_entry_to_page(entry) != old)
 156                 goto unlock;
 157
 158         get_page(new);
 159         pte = pte_mkold(mk_pte(new, vma->vm_page_prot));
 160         if (is_write_migration_entry(entry))
 161                 pte = pte_mkwrite(pte);
 162 #ifdef CONFIG_HUGETLB_PAGE
 163         if (PageHuge(new)) {
 164                 pte = pte_mkhuge(pte);
 165                 pte = arch_make_huge_pte(pte, vma, new, 0);
 166         }
 167 #endif
 168         flush_cache_page(vma, addr, pte_pfn(pte));
 169         set_pte_at(mm, addr, ptep, pte);
 170
 171         if (PageHuge(new)) {
 172                 if (PageAnon(new))
 173                         hugepage_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 174                 else
 175                         page_dup_rmap(new);
 176         } else if (PageAnon(new))
 177                 page_add_anon_rmap(new, vma, addr);
 178         else
 179                 page_add_file_rmap(new);
 180
 181         /* No need to invalidate - it was non-present before */
 182         update_mmu_cache(vma, addr, ptep);
 183 unlock:
 184         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 185 out:
 186         return SWAP_AGAIN;
 187 }
 188
 189 /*
 190  * Get rid of all migration entries and replace them by
 191  * references to the indicated page.
 192  */
 193 static void remove_migration_ptes(struct page *old, struct page *new)
 194 {
 195         rmap_walk(new, remove_migration_pte, old);
 196 }
 197
 198 /*
 199  * Something used the pte of a page under migration. We need to
 200  * get to the page and wait until migration is finished.
 201  * When we return from this function the fault will be retried.
 202  */
 203 void migration_entry_wait(struct mm_struct *mm, pmd_t *pmd,
 204                                 unsigned long address)
 205 {
 206         pte_t *ptep, pte;
 207         spinlock_t *ptl;
 208         swp_entry_t entry;
 209         struct page *page;
 210
 211         ptep = pte_offset_map_lock(mm, pmd, address, &ptl);
 212         pte = *ptep;
 213         if (!is_swap_pte(pte))
 214                 goto out;
 215
 216         entry = pte_to_swp_entry(pte);
 217         if (!is_migration_entry(entry))
 218                 goto out;
 219
 220         page = migration_entry_to_page(entry);
 221
 222         /*
 223          * Once radix-tree replacement of page migration started, page_count
 224          * *must* be zero. And, we don't want to call wait_on_page_locked()
 225          * against a page without get_page().
 226          * So, we use get_page_unless_zero(), here. Even failed, page fault
 227          * will occur again.
 228          */
 229         if (!get_page_unless_zero(page))
 230                 goto out;
 231         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 232         wait_on_page_locked(page);
 233         put_page(page);
 234         return;
 235 out:
 236         pte_unmap_unlock(ptep, ptl);
 237 }
 238
 239 #ifdef CONFIG_BLOCK
 240 /* Returns true if all buffers are successfully locked */
 241 static bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 242                                                         enum migrate_mode mode)
 243 {
 244         struct buffer_head *bh = head;
 245
 246         /* Simple case, sync compaction */
 247         if (mode != MIGRATE_ASYNC) {
 248                 do {
 249                         get_bh(bh);
 250                         lock_buffer(bh);
 251                         bh = bh->b_this_page;
 252
 253                 } while (bh != head);
 254
 255                 return true;
 256         }
 257
 258         /* async case, we cannot block on lock_buffer so use trylock_buffer */
 259         do {
 260                 get_bh(bh);
 261                 if (!trylock_buffer(bh)) {
 262                         /*
 263                          * We failed to lock the buffer and cannot stall in
 264                          * async migration. Release the taken locks
 265                          */
 266                         struct buffer_head *failed_bh = bh;
 267                         put_bh(failed_bh);
 268                         bh = head;
 269                         while (bh != failed_bh) {
 270                                 unlock_buffer(bh);
 271                                 put_bh(bh);
 272                                 bh = bh->b_this_page;
 273                         }
 274                         return false;
 275                 }
 276
 277                 bh = bh->b_this_page;
 278         } while (bh != head);
 279         return true;
 280 }
 281 #else
 282 static inline bool buffer_migrate_lock_buffers(struct buffer_head *head,
 283                                                         enum migrate_mode mode)
 284 {
 285         return true;
 286 }
 287 #endif /* CONFIG_BLOCK */
 288
 289 /*
 290  * Replace the page in the mapping.
 291  *
 292  * The number of remaining references must be:
 293  * 1 for anonymous pages without a mapping
 294  * 2 for pages with a mapping
 295  * 3 for pages with a mapping and PagePrivate/PagePrivate2 set.
 296  */
 297 static int migrate_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 298                 struct page *newpage, struct page *page,
 299                 struct buffer_head *head, enum migrate_mode mode)
 300 {
 301         int expected_count = 0;
 302         void **pslot;
 303
 304         if (!mapping) {
 305                 /* Anonymous page without mapping */
 306                 if (page_count(page) != 1)
 307                         return -EAGAIN;
 308                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 309         }
 310
 311         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 312
 313         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 314                                         page_index(page));
 315
 316         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 317         if (page_count(page) != expected_count ||
 318                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 319                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 320                 return -EAGAIN;
 321         }
 322
 323         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 324                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 325                 return -EAGAIN;
 326         }
 327
 328         /*
 329          * In the async migration case of moving a page with buffers, lock the
 330          * buffers using trylock before the mapping is moved. If the mapping
 331          * was moved, we later failed to lock the buffers and could not move
 332          * the mapping back due to an elevated page count, we would have to
 333          * block waiting on other references to be dropped.
 334          */
 335         if (mode == MIGRATE_ASYNC && head &&
 336                         !buffer_migrate_lock_buffers(head, mode)) {
 337                 page_unfreeze_refs(page, expected_count);
 338                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 339                 return -EAGAIN;
 340         }
 341
 342         /*
 343          * Now we know that no one else is looking at the page.
 344          */
 345         get_page(newpage);      /* add cache reference */
 346         if (PageSwapCache(page)) {
 347                 SetPageSwapCache(newpage);
 348                 set_page_private(newpage, page_private(page));
 349         }
 350
 351         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 352
 353         /*
 354          * Drop cache reference from old page by unfreezing
 355          * to one less reference.
 356          * We know this isn't the last reference.
 357          */
 358         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 359
 360         /*
 361          * If moved to a different zone then also account
 362          * the page for that zone. Other VM counters will be
 363          * taken care of when we establish references to the
 364          * new page and drop references to the old page.
 365          *
 366          * Note that anonymous pages are accounted for
 367          * via NR_FILE_PAGES and NR_ANON_PAGES if they
 368          * are mapped to swap space.
 369          */
 370         __dec_zone_page_state(page, NR_FILE_PAGES);
 371         __inc_zone_page_state(newpage, NR_FILE_PAGES);
 372         if (!PageSwapCache(page) && PageSwapBacked(page)) {
 373                 __dec_zone_page_state(page, NR_SHMEM);
 374                 __inc_zone_page_state(newpage, NR_SHMEM);
 375         }
 376         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 377
 378         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 379 }
 380
 381 /*
 382  * The expected number of remaining references is the same as that
 383  * of migrate_page_move_mapping().
 384  */
 385 int migrate_huge_page_move_mapping(struct address_space *mapping,
 386                                    struct page *newpage, struct page *page)
 387 {
 388         int expected_count;
 389         void **pslot;
 390
 391         if (!mapping) {
 392                 if (page_count(page) != 1)
 393                         return -EAGAIN;
 394                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 395         }
 396
 397         spin_lock_irq(&mapping->tree_lock);
 398
 399         pslot = radix_tree_lookup_slot(&mapping->page_tree,
 400                                         page_index(page));
 401
 402         expected_count = 2 + page_has_private(page);
 403         if (page_count(page) != expected_count ||
 404                 radix_tree_deref_slot_protected(pslot, &mapping->tree_lock) != page) {
 405                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 406                 return -EAGAIN;
 407         }
 408
 409         if (!page_freeze_refs(page, expected_count)) {
 410                 spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 411                 return -EAGAIN;
 412         }
 413
 414         get_page(newpage);
 415
 416         radix_tree_replace_slot(pslot, newpage);
 417
 418         page_unfreeze_refs(page, expected_count - 1);
 419
 420         spin_unlock_irq(&mapping->tree_lock);
 421         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 422 }
 423
 424 /*
 425  * Copy the page to its new location
 426  */
 427 void migrate_page_copy(struct page *newpage, struct page *page)
 428 {
 429         if (PageHuge(page) || PageTransHuge(page))
 430                 copy_huge_page(newpage, page);
 431         else
 432                 copy_highpage(newpage, page);
 433
 434         if (PageError(page))
 435                 SetPageError(newpage);
 436         if (PageReferenced(page))
 437                 SetPageReferenced(newpage);
 438         if (PageUptodate(page))
 439                 SetPageUptodate(newpage);
 440         if (TestClearPageActive(page)) {
 441                 VM_BUG_ON(PageUnevictable(page));
 442                 SetPageActive(newpage);
 443         } else if (TestClearPageUnevictable(page))
 444                 SetPageUnevictable(newpage);
 445         if (PageChecked(page))
 446                 SetPageChecked(newpage);
 447         if (PageMappedToDisk(page))
 448                 SetPageMappedToDisk(newpage);
 449
 450         if (PageDirty(page)) {
 451                 clear_page_dirty_for_io(page);
 452                 /*
 453                  * Want to mark the page and the radix tree as dirty, and
 454                  * redo the accounting that clear_page_dirty_for_io undid,
 455                  * but we can't use set_page_dirty because that function
 456                  * is actually a signal that all of the page has become dirty.
 457                  * Whereas only part of our page may be dirty.
 458                  */
 459                 if (PageSwapBacked(page))
 460                         SetPageDirty(newpage);
 461                 else
 462                         __set_page_dirty_nobuffers(newpage);
 463         }
 464
 465         mlock_migrate_page(newpage, page);
 466         ksm_migrate_page(newpage, page);
 467
 468         ClearPageSwapCache(page);
 469         ClearPagePrivate(page);
 470         set_page_private(page, 0);
 471
 472         /*
 473          * If any waiters have accumulated on the new page then
 474          * wake them up.
 475          */
 476         if (PageWriteback(newpage))
 477                 end_page_writeback(newpage);
 478 }
 479
 480 /************************************************************
 481  *                    Migration functions
 482  ***********************************************************/
 483
 484 /* Always fail migration. Used for mappings that are not movable */
 485 int fail_migrate_page(struct address_space *mapping,
 486                         struct page *newpage, struct page *page)
 487 {
 488         return -EIO;
 489 }
 490 EXPORT_SYMBOL(fail_migrate_page);
 491
 492 /*
 493  * Common logic to directly migrate a single page suitable for
 494  * pages that do not use PagePrivate/PagePrivate2.
 495  *
 496  * Pages are locked upon entry and exit.
 497  */
 498 int migrate_page(struct address_space *mapping,
 499                 struct page *newpage, struct page *page,
 500                 enum migrate_mode mode)
 501 {
 502         int rc;
 503
 504         BUG_ON(PageWriteback(page));    /* Writeback must be complete */
 505
 506         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, NULL, mode);
 507
 508         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 509                 return rc;
 510
 511         migrate_page_copy(newpage, page);
 512         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 513 }
 514 EXPORT_SYMBOL(migrate_page);
 515
 516 #ifdef CONFIG_BLOCK
 517 /*
 518  * Migration function for pages with buffers. This function can only be used
 519  * if the underlying filesystem guarantees that no other references to "page"
 520  * exist.
 521  */
 522 int buffer_migrate_page(struct address_space *mapping,
 523                 struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 524 {
 525         struct buffer_head *bh, *head;
 526         int rc;
 527
 528         if (!page_has_buffers(page))
 529                 return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 530
 531         head = page_buffers(page);
 532
 533         rc = migrate_page_move_mapping(mapping, newpage, page, head, mode);
 534
 535         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS)
 536                 return rc;
 537
 538         /*
 539          * In the async case, migrate_page_move_mapping locked the buffers
 540          * with an IRQ-safe spinlock held. In the sync case, the buffers
 541          * need to be locked now
 542          */
 543         if (mode != MIGRATE_ASYNC)
 544                 BUG_ON(!buffer_migrate_lock_buffers(head, mode));
 545
 546         ClearPagePrivate(page);
 547         set_page_private(newpage, page_private(page));
 548         set_page_private(page, 0);
 549         put_page(page);
 550         get_page(newpage);
 551
 552         bh = head;
 553         do {
 554                 set_bh_page(bh, newpage, bh_offset(bh));
 555                 bh = bh->b_this_page;
 556
 557         } while (bh != head);
 558
 559         SetPagePrivate(newpage);
 560
 561         migrate_page_copy(newpage, page);
 562
 563         bh = head;
 564         do {
 565                 unlock_buffer(bh);
 566                 put_bh(bh);
 567                 bh = bh->b_this_page;
 568
 569         } while (bh != head);
 570
 571         return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 572 }
 573 EXPORT_SYMBOL(buffer_migrate_page);
 574 #endif
 575
 576 /*
 577  * Writeback a page to clean the dirty state
 578  */
 579 static int writeout(struct address_space *mapping, struct page *page)
 580 {
 581         struct writeback_control wbc = {
 582                 .sync_mode = WB_SYNC_NONE,
 583                 .nr_to_write = 1,
 584                 .range_start = 0,
 585                 .range_end = LLONG_MAX,
 586                 .for_reclaim = 1
 587         };
 588         int rc;
 589
 590         if (!mapping->a_ops->writepage)
 591                 /* No write method for the address space */
 592                 return -EINVAL;
 593
 594         if (!clear_page_dirty_for_io(page))
 595                 /* Someone else already triggered a write */
 596                 return -EAGAIN;
 597
 598         /*
 599          * A dirty page may imply that the underlying filesystem has
 600          * the page on some queue. So the page must be clean for
 601          * migration. Writeout may mean we loose the lock and the
 602          * page state is no longer what we checked for earlier.
 603          * At this point we know that the migration attempt cannot
 604          * be successful.
 605          */
 606         remove_migration_ptes(page, page);
 607
 608         rc = mapping->a_ops->writepage(page, &wbc);
 609
 610         if (rc != AOP_WRITEPAGE_ACTIVATE)
 611                 /* unlocked. Relock */
 612                 lock_page(page);
 613
 614         return (rc < 0) ? -EIO : -EAGAIN;
 615 }
 616
 617 /*
 618  * Default handling if a filesystem does not provide a migration function.
 619  */
 620 static int fallback_migrate_page(struct address_space *mapping,
 621         struct page *newpage, struct page *page, enum migrate_mode mode)
 622 {
 623         if (PageDirty(page)) {
 624                 /* Only writeback pages in full synchronous migration */
 625                 if (mode != MIGRATE_SYNC)
 626                         return -EBUSY;
 627                 return writeout(mapping, page);
 628         }
 629
 630         /*
 631          * Buffers may be managed in a filesystem specific way.
 632          * We must have no buffers or drop them.
 633          */
 634         if (page_has_private(page) &&
 635             !try_to_release_page(page, GFP_KERNEL))
 636                 return -EAGAIN;
 637
 638         return migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 639 }
 640
 641 /*
 642  * Move a page to a newly allocated page
 643  * The page is locked and all ptes have been successfully removed.
 644  *
 645  * The new page will have replaced the old page if this function
 646  * is successful.
 647  *
 648  * Return value:
 649  *   < 0 - error code
 650  *  MIGRATEPAGE_SUCCESS - success
 651  */
 652 static int move_to_new_page(struct page *newpage, struct page *page,
 653                                 int remap_swapcache, enum migrate_mode mode)
 654 {
 655         struct address_space *mapping;
 656         int rc;
 657
 658         /*
 659          * Block others from accessing the page when we get around to
 660          * establishing additional references. We are the only one
 661          * holding a reference to the new page at this point.
 662          */
 663         if (!trylock_page(newpage))
 664                 BUG();
 665
 666         /* Prepare mapping for the new page.*/
 667         newpage->index = page->index;
 668         newpage->mapping = page->mapping;
 669         if (PageSwapBacked(page))
 670                 SetPageSwapBacked(newpage);
 671
 672         mapping = page_mapping(page);
 673         if (!mapping)
 674                 rc = migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 675         else if (mapping->a_ops->migratepage)
 676                 /*
 677                  * Most pages have a mapping and most filesystems provide a
 678                  * migratepage callback. Anonymous pages are part of swap
 679                  * space which also has its own migratepage callback. This
 680                  * is the most common path for page migration.
 681                  */
 682                 rc = mapping->a_ops->migratepage(mapping,
 683                                                 newpage, page, mode);
 684         else
 685                 rc = fallback_migrate_page(mapping, newpage, page, mode);
 686
 687         if (rc != MIGRATEPAGE_SUCCESS) {
 688                 newpage->mapping = NULL;
 689         } else {
 690                 if (remap_swapcache)
 691                         remove_migration_ptes(page, newpage);
 692                 page->mapping = NULL;
 693         }
 694
 695         unlock_page(newpage);
 696
 697         return rc;
 698 }
 699
 700 static int __unmap_and_move(struct page *page, struct page *newpage,
 701                         int force, bool offlining, enum migrate_mode mode)
 702 {
 703         int rc = -EAGAIN;
 704         int remap_swapcache = 1;
 705         struct mem_cgroup *mem;
 706         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 707
 708         if (!trylock_page(page)) {
 709                 if (!force || mode == MIGRATE_ASYNC)
 710                         goto out;
 711
 712                 /*
 713                  * It's not safe for direct compaction to call lock_page.
 714                  * For example, during page readahead pages are added locked
 715                  * to the LRU. Later, when the IO completes the pages are
 716                  * marked uptodate and unlocked. However, the queueing
 717                  * could be merging multiple pages for one bio (e.g.
 718                  * mpage_readpages). If an allocation happens for the
 719                  * second or third page, the process can end up locking
 720                  * the same page twice and deadlocking. Rather than
 721                  * trying to be clever about what pages can be locked,
 722                  * avoid the use of lock_page for direct compaction
 723                  * altogether.
 724                  */
 725                 if (current->flags & PF_MEMALLOC)
 726                         goto out;
 727
 728                 lock_page(page);
 729         }
 730
 731         /*
 732          * Only memory hotplug's offline_pages() caller has locked out KSM,
 733          * and can safely migrate a KSM page.  The other cases have skipped
 734          * PageKsm along with PageReserved - but it is only now when we have
 735          * the page lock that we can be certain it will not go KSM beneath us
 736          * (KSM will not upgrade a page from PageAnon to PageKsm when it sees
 737          * its pagecount raised, but only here do we take the page lock which
 738          * serializes that).
 739          */
 740         if (PageKsm(page) && !offlining) {
 741                 rc = -EBUSY;
 742                 goto unlock;
 743         }
 744
 745         /* charge against new page */
 746         mem_cgroup_prepare_migration(page, newpage, &mem);
 747
 748         if (PageWriteback(page)) {
 749                 /*
 750                  * Only in the case of a full syncronous migration is it
 751                  * necessary to wait for PageWriteback. In the async case,
 752                  * the retry loop is too short and in the sync-light case,
 753                  * the overhead of stalling is too much
 754                  */
 755                 if (mode != MIGRATE_SYNC) {
 756                         rc = -EBUSY;
 757                         goto uncharge;
 758                 }
 759                 if (!force)
 760                         goto uncharge;
 761                 wait_on_page_writeback(page);
 762         }
 763         /*
 764          * By try_to_unmap(), page->mapcount goes down to 0 here. In this case,
 765          * we cannot notice that anon_vma is freed while we migrates a page.
 766          * This get_anon_vma() delays freeing anon_vma pointer until the end
 767          * of migration. File cache pages are no problem because of page_lock()
 768          * File Caches may use write_page() or lock_page() in migration, then,
 769          * just care Anon page here.
 770          */
 771         if (PageAnon(page)) {
 772                 /*
 773                  * Only page_lock_anon_vma_read() understands the subtleties of
 774                  * getting a hold on an anon_vma from outside one of its mms.
 775                  */
 776                 anon_vma = page_get_anon_vma(page);
 777                 if (anon_vma) {
 778                         /*
 779                          * Anon page
 780                          */
 781                 } else if (PageSwapCache(page)) {
 782                         /*
 783                          * We cannot be sure that the anon_vma of an unmapped
 784                          * swapcache page is safe to use because we don't
 785                          * know in advance if the VMA that this page belonged
 786                          * to still exists. If the VMA and others sharing the
 787                          * data have been freed, then the anon_vma could
 788                          * already be invalid.
 789                          *
 790                          * To avoid this possibility, swapcache pages get
 791                          * migrated but are not remapped when migration
 792                          * completes
 793                          */
 794                         remap_swapcache = 0;
 795                 } else {
 796                         goto uncharge;
 797                 }
 798         }
 799
 800         if (unlikely(balloon_page_movable(page))) {
 801                 /*
 802                  * A ballooned page does not need any special attention from
 803                  * physical to virtual reverse mapping procedures.
 804                  * Skip any attempt to unmap PTEs or to remap swap cache,
 805                  * in order to avoid burning cycles at rmap level, and perform
 806                  * the page migration right away (proteced by page lock).
 807                  */
 808                 rc = balloon_page_migrate(newpage, page, mode);
 809                 goto uncharge;
 810         }
 811
 812         /*
 813          * Corner case handling:
 814          * 1. When a new swap-cache page is read into, it is added to the LRU
 815          * and treated as swapcache but it has no rmap yet.
 816          * Calling try_to_unmap() against a page->mapping==NULL page will
 817          * trigger a BUG.  So handle it here.
 818          * 2. An orphaned page (see truncate_complete_page) might have
 819          * fs-private metadata. The page can be picked up due to memory
 820          * offlining.  Everywhere else except page reclaim, the page is
 821          * invisible to the vm, so the page can not be migrated.  So try to
 822          * free the metadata, so the page can be freed.
 823          */
 824         if (!page->mapping) {
 825                 VM_BUG_ON(PageAnon(page));
 826                 if (page_has_private(page)) {
 827                         try_to_free_buffers(page);
 828                         goto uncharge;
 829                 }
 830                 goto skip_unmap;
 831         }
 832
 833         /* Establish migration ptes or remove ptes */
 834         try_to_unmap(page, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 835
 836 skip_unmap:
 837         if (!page_mapped(page))
 838                 rc = move_to_new_page(newpage, page, remap_swapcache, mode);
 839
 840         if (rc && remap_swapcache)
 841                 remove_migration_ptes(page, page);
 842
 843         /* Drop an anon_vma reference if we took one */
 844         if (anon_vma)
 845                 put_anon_vma(anon_vma);
 846
 847 uncharge:
 848         mem_cgroup_end_migration(mem, page, newpage,
 849                                  (rc == MIGRATEPAGE_SUCCESS ||
 850                                   rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS));
 851 unlock:
 852         unlock_page(page);
 853 out:
 854         return rc;
 855 }
 856
 857 /*
 858  * Obtain the lock on page, remove all ptes and migrate the page
 859  * to the newly allocated page in newpage.
 860  */
 861 static int unmap_and_move(new_page_t get_new_page, unsigned long private,
 862                         struct page *page, int force, bool offlining,
 863                         enum migrate_mode mode)
 864 {
 865         int rc = 0;
 866         int *result = NULL;
 867         struct page *newpage = get_new_page(page, private, &result);
 868
 869         if (!newpage)
 870                 return -ENOMEM;
 871
 872         if (page_count(page) == 1) {
 873                 /* page was freed from under us. So we are done. */
 874                 goto out;
 875         }
 876
 877         if (unlikely(PageTransHuge(page)))
 878                 if (unlikely(split_huge_page(page)))
 879                         goto out;
 880
 881         rc = __unmap_and_move(page, newpage, force, offlining, mode);
 882
 883         if (unlikely(rc == MIGRATEPAGE_BALLOON_SUCCESS)) {
 884                 /*
 885                  * A ballooned page has been migrated already.
 886                  * Now, it's the time to wrap-up counters,
 887                  * handle the page back to Buddy and return.
 888                  */
 889                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 890                                     page_is_file_cache(page));
 891                 balloon_page_free(page);
 892                 return MIGRATEPAGE_SUCCESS;
 893         }
 894 out:
 895         if (rc != -EAGAIN) {
 896                 /*
 897                  * A page that has been migrated has all references
 898                  * removed and will be freed. A page that has not been
 899                  * migrated will have kepts its references and be
 900                  * restored.
 901                  */
 902                 list_del(&page->lru);
 903                 dec_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
 904                                 page_is_file_cache(page));
 905                 putback_lru_page(page);
 906         }
 907         /*
 908          * Move the new page to the LRU. If migration was not successful
 909          * then this will free the page.
 910          */
 911         putback_lru_page(newpage);
 912         if (result) {
 913                 if (rc)
 914                         *result = rc;
 915                 else
 916                         *result = page_to_nid(newpage);
 917         }
 918         return rc;
 919 }
 920
 921 /*
 922  * Counterpart of unmap_and_move_page() for hugepage migration.
 923  *
 924  * This function doesn't wait the completion of hugepage I/O
 925  * because there is no race between I/O and migration for hugepage.
 926  * Note that currently hugepage I/O occurs only in direct I/O
 927  * where no lock is held and PG_writeback is irrelevant,
 928  * and writeback status of all subpages are counted in the reference
 929  * count of the head page (i.e. if all subpages of a 2MB hugepage are
 930  * under direct I/O, the reference of the head page is 512 and a bit more.)
 931  * This means that when we try to migrate hugepage whose subpages are
 932  * doing direct I/O, some references remain after try_to_unmap() and
 933  * hugepage migration fails without data corruption.
 934  *
 935  * There is also no race when direct I/O is issued on the page under migration,
 936  * because then pte is replaced with migration swap entry and direct I/O code
 937  * will wait in the page fault for migration to complete.
 938  */
 939 static int unmap_and_move_huge_page(new_page_t get_new_page,
 940                                 unsigned long private, struct page *hpage,
 941                                 int force, bool offlining,
 942                                 enum migrate_mode mode)
 943 {
 944         int rc = 0;
 945         int *result = NULL;
 946         struct page *new_hpage = get_new_page(hpage, private, &result);
 947         struct anon_vma *anon_vma = NULL;
 948
 949         if (!new_hpage)
 950                 return -ENOMEM;
 951
 952         rc = -EAGAIN;
 953
 954         if (!trylock_page(hpage)) {
 955                 if (!force || mode != MIGRATE_SYNC)
 956                         goto out;
 957                 lock_page(hpage);
 958         }
 959
 960         if (PageAnon(hpage))
 961                 anon_vma = page_get_anon_vma(hpage);
 962
 963         try_to_unmap(hpage, TTU_MIGRATION|TTU_IGNORE_MLOCK|TTU_IGNORE_ACCESS);
 964
 965         if (!page_mapped(hpage))
 966                 rc = move_to_new_page(new_hpage, hpage, 1, mode);
 967
 968         if (rc)
 969                 remove_migration_ptes(hpage, hpage);
 970
 971         if (anon_vma)
 972                 put_anon_vma(anon_vma);
 973
 974         if (!rc)
 975                 hugetlb_cgroup_migrate(hpage, new_hpage);
 976
 977         unlock_page(hpage);
 978 out:
 979         put_page(new_hpage);
 980         if (result) {
 981                 if (rc)
 982                         *result = rc;
 983                 else
 984                         *result = page_to_nid(new_hpage);
 985         }
 986         return rc;
 987 }
 988
 989 /*
 990  * migrate_pages
 991  *
 992  * The function takes one list of pages to migrate and a function
 993  * that determines from the page to be migrated and the private data
 994  * the target of the move and allocates the page.
 995  *
 996  * The function returns after 10 attempts or if no pages
 997  * are movable anymore because to has become empty
 998  * or no retryable pages exist anymore.
 999  * Caller should call putback_lru_pages to return pages to the LRU
1000  * or free list only if ret != 0.
1001  *
1002  * Return: Number of pages not migrated or error code.
1003  */
1004 int migrate_pages(struct list_head *from,
1005                 new_page_t get_new_page, unsigned long private, bool offlining,
1006                 enum migrate_mode mode, int reason)
1007 {
1008         int retry = 1;
1009         int nr_failed = 0;
1010         int nr_succeeded = 0;
1011         int pass = 0;
1012         struct page *page;
1013         struct page *page2;
1014         int swapwrite = current->flags & PF_SWAPWRITE;
1015         int rc;
1016
1017         if (!swapwrite)
1018                 current->flags |= PF_SWAPWRITE;
1019
1020         for(pass = 0; pass < 10 && retry; pass++) {
1021                 retry = 0;
1022
1023                 list_for_each_entry_safe(page, page2, from, lru) {
1024                         cond_resched();
1025
1026                         rc = unmap_and_move(get_new_page, private,
1027                                                 page, pass > 2, offlining,
1028                                                 mode);
1029
1030                         switch(rc) {
1031                         case -ENOMEM:
1032                                 goto out;
1033                         case -EAGAIN:
1034                                 retry++;
1035                                 break;
1036                         case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1037                                 nr_succeeded++;
1038                                 break;
1039                         default:
1040                                 /* Permanent failure */
1041                                 nr_failed++;
1042                                 break;
1043                         }
1044                 }
1045         }
1046         rc = nr_failed + retry;
1047 out:
1048         if (nr_succeeded)
1049                 count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, nr_succeeded);
1050         if (nr_failed)
1051                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, nr_failed);
1052         trace_mm_migrate_pages(nr_succeeded, nr_failed, mode, reason);
1053
1054         if (!swapwrite)
1055                 current->flags &= ~PF_SWAPWRITE;
1056
1057         return rc;
1058 }
1059
1060 int migrate_huge_page(struct page *hpage, new_page_t get_new_page,
1061                       unsigned long private, bool offlining,
1062                       enum migrate_mode mode)
1063 {
1064         int pass, rc;
1065
1066         for (pass = 0; pass < 10; pass++) {
1067                 rc = unmap_and_move_huge_page(get_new_page,
1068                                               private, hpage, pass > 2, offlining,
1069                                               mode);
1070                 switch (rc) {
1071                 case -ENOMEM:
1072                         goto out;
1073                 case -EAGAIN:
1074                         /* try again */
1075                         cond_resched();
1076                         break;
1077                 case MIGRATEPAGE_SUCCESS:
1078                         goto out;
1079                 default:
1080                         rc = -EIO;
1081                         goto out;
1082                 }
1083         }
1084 out:
1085         return rc;
1086 }
1087
1088 #ifdef CONFIG_NUMA
1089 /*
1090  * Move a list of individual pages
1091  */
1092 struct page_to_node {
1093         unsigned long addr;
1094         struct page *page;
1095         int node;
1096         int status;
1097 };
1098
1099 static struct page *new_page_node(struct page *p, unsigned long private,
1100                 int **result)
1101 {
1102         struct page_to_node *pm = (struct page_to_node *)private;
1103
1104         while (pm->node != MAX_NUMNODES && pm->page != p)
1105                 pm++;
1106
1107         if (pm->node == MAX_NUMNODES)
1108                 return NULL;
1109
1110         *result = &pm->status;
1111
1112         return alloc_pages_exact_node(pm->node,
1113                                 GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE, 0);
1114 }
1115
1116 /*
1117  * Move a set of pages as indicated in the pm array. The addr
1118  * field must be set to the virtual address of the page to be moved
1119  * and the node number must contain a valid target node.
1120  * The pm array ends with node = MAX_NUMNODES.
1121  */
1122 static int do_move_page_to_node_array(struct mm_struct *mm,
1123                                       struct page_to_node *pm,
1124                                       int migrate_all)
1125 {
1126         int err;
1127         struct page_to_node *pp;
1128         LIST_HEAD(pagelist);
1129
1130         down_read(&mm->mmap_sem);
1131
1132         /*
1133          * Build a list of pages to migrate
1134          */
1135         for (pp = pm; pp->node != MAX_NUMNODES; pp++) {
1136                 struct vm_area_struct *vma;
1137                 struct page *page;
1138
1139                 err = -EFAULT;
1140                 vma = find_vma(mm, pp->addr);
1141                 if (!vma || pp->addr < vma->vm_start || !vma_migratable(vma))
1142                         goto set_status;
1143
1144                 page = follow_page(vma, pp->addr, FOLL_GET|FOLL_SPLIT);
1145
1146                 err = PTR_ERR(page);
1147                 if (IS_ERR(page))
1148                         goto set_status;
1149
1150                 err = -ENOENT;
1151                 if (!page)
1152                         goto set_status;
1153
1154                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1155                 if (PageReserved(page) || PageKsm(page))
1156                         goto put_and_set;
1157
1158                 pp->page = page;
1159                 err = page_to_nid(page);
1160
1161                 if (err == pp->node)
1162                         /*
1163                          * Node already in the right place
1164                          */
1165                         goto put_and_set;
1166
1167                 err = -EACCES;
1168                 if (page_mapcount(page) > 1 &&
1169                                 !migrate_all)
1170                         goto put_and_set;
1171
1172                 err = isolate_lru_page(page);
1173                 if (!err) {
1174                         list_add_tail(&page->lru, &pagelist);
1175                         inc_zone_page_state(page, NR_ISOLATED_ANON +
1176                                             page_is_file_cache(page));
1177                 }
1178 put_and_set:
1179                 /*
1180                  * Either remove the duplicate refcount from
1181                  * isolate_lru_page() or drop the page ref if it was
1182                  * not isolated.
1183                  */
1184                 put_page(page);
1185 set_status:
1186                 pp->status = err;
1187         }
1188
1189         err = 0;
1190         if (!list_empty(&pagelist)) {
1191                 err = migrate_pages(&pagelist, new_page_node,
1192                                 (unsigned long)pm, 0, MIGRATE_SYNC,
1193                                 MR_SYSCALL);
1194                 if (err)
1195                         putback_lru_pages(&pagelist);
1196         }
1197
1198         up_read(&mm->mmap_sem);
1199         return err;
1200 }
1201
1202 /*
1203  * Migrate an array of page address onto an array of nodes and fill
1204  * the corresponding array of status.
1205  */
1206 static int do_pages_move(struct mm_struct *mm, nodemask_t task_nodes,
1207                          unsigned long nr_pages,
1208                          const void __user * __user *pages,
1209                          const int __user *nodes,
1210                          int __user *status, int flags)
1211 {
1212         struct page_to_node *pm;
1213         unsigned long chunk_nr_pages;
1214         unsigned long chunk_start;
1215         int err;
1216
1217         err = -ENOMEM;
1218         pm = (struct page_to_node *)__get_free_page(GFP_KERNEL);
1219         if (!pm)
1220                 goto out;
1221
1222         migrate_prep();
1223
1224         /*
1225          * Store a chunk of page_to_node array in a page,
1226          * but keep the last one as a marker
1227          */
1228         chunk_nr_pages = (PAGE_SIZE / sizeof(struct page_to_node)) - 1;
1229
1230         for (chunk_start = 0;
1231              chunk_start < nr_pages;
1232              chunk_start += chunk_nr_pages) {
1233                 int j;
1234
1235                 if (chunk_start + chunk_nr_pages > nr_pages)
1236                         chunk_nr_pages = nr_pages - chunk_start;
1237
1238                 /* fill the chunk pm with addrs and nodes from user-space */
1239                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++) {
1240                         const void __user *p;
1241                         int node;
1242
1243                         err = -EFAULT;
1244                         if (get_user(p, pages + j + chunk_start))
1245                                 goto out_pm;
1246                         pm[j].addr = (unsigned long) p;
1247
1248                         if (get_user(node, nodes + j + chunk_start))
1249                                 goto out_pm;
1250
1251                         err = -ENODEV;
1252                         if (node < 0 || node >= MAX_NUMNODES)
1253                                 goto out_pm;
1254
1255                         if (!node_state(node, N_MEMORY))
1256                                 goto out_pm;
1257
1258                         err = -EACCES;
1259                         if (!node_isset(node, task_nodes))
1260                                 goto out_pm;
1261
1262                         pm[j].node = node;
1263                 }
1264
1265                 /* End marker for this chunk */
1266                 pm[chunk_nr_pages].node = MAX_NUMNODES;
1267
1268                 /* Migrate this chunk */
1269                 err = do_move_page_to_node_array(mm, pm,
1270                                                  flags & MPOL_MF_MOVE_ALL);
1271                 if (err < 0)
1272                         goto out_pm;
1273
1274                 /* Return status information */
1275                 for (j = 0; j < chunk_nr_pages; j++)
1276                         if (put_user(pm[j].status, status + j + chunk_start)) {
1277                                 err = -EFAULT;
1278                                 goto out_pm;
1279                         }
1280         }
1281         err = 0;
1282
1283 out_pm:
1284         free_page((unsigned long)pm);
1285 out:
1286         return err;
1287 }
1288
1289 /*
1290  * Determine the nodes of an array of pages and store it in an array of status.
1291  */
1292 static void do_pages_stat_array(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1293                                 const void __user **pages, int *status)
1294 {
1295         unsigned long i;
1296
1297         down_read(&mm->mmap_sem);
1298
1299         for (i = 0; i < nr_pages; i++) {
1300                 unsigned long addr = (unsigned long)(*pages);
1301                 struct vm_area_struct *vma;
1302                 struct page *page;
1303                 int err = -EFAULT;
1304
1305                 vma = find_vma(mm, addr);
1306                 if (!vma || addr < vma->vm_start)
1307                         goto set_status;
1308
1309                 page = follow_page(vma, addr, 0);
1310
1311                 err = PTR_ERR(page);
1312                 if (IS_ERR(page))
1313                         goto set_status;
1314
1315                 err = -ENOENT;
1316                 /* Use PageReserved to check for zero page */
1317                 if (!page || PageReserved(page) || PageKsm(page))
1318                         goto set_status;
1319
1320                 err = page_to_nid(page);
1321 set_status:
1322                 *status = err;
1323
1324                 pages++;
1325                 status++;
1326         }
1327
1328         up_read(&mm->mmap_sem);
1329 }
1330
1331 /*
1332  * Determine the nodes of a user array of pages and store it in
1333  * a user array of status.
1334  */
1335 static int do_pages_stat(struct mm_struct *mm, unsigned long nr_pages,
1336                          const void __user * __user *pages,
1337                          int __user *status)
1338 {
1339 #define DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR 16
1340         const void __user *chunk_pages[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1341         int chunk_status[DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR];
1342
1343         while (nr_pages) {
1344                 unsigned long chunk_nr;
1345
1346                 chunk_nr = nr_pages;
1347                 if (chunk_nr > DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR)
1348                         chunk_nr = DO_PAGES_STAT_CHUNK_NR;
1349
1350                 if (copy_from_user(chunk_pages, pages, chunk_nr * sizeof(*chunk_pages)))
1351                         break;
1352
1353                 do_pages_stat_array(mm, chunk_nr, chunk_pages, chunk_status);
1354
1355                 if (copy_to_user(status, chunk_status, chunk_nr * sizeof(*status)))
1356                         break;
1357
1358                 pages += chunk_nr;
1359                 status += chunk_nr;
1360                 nr_pages -= chunk_nr;
1361         }
1362         return nr_pages ? -EFAULT : 0;
1363 }
1364
1365 /*
1366  * Move a list of pages in the address space of the currently executing
1367  * process.
1368  */
1369 SYSCALL_DEFINE6(move_pages, pid_t, pid, unsigned long, nr_pages,
1370                 const void __user * __user *, pages,
1371                 const int __user *, nodes,
1372                 int __user *, status, int, flags)
1373 {
1374         const struct cred *cred = current_cred(), *tcred;
1375         struct task_struct *task;
1376         struct mm_struct *mm;
1377         int err;
1378         nodemask_t task_nodes;
1379
1380         /* Check flags */
1381         if (flags & ~(MPOL_MF_MOVE|MPOL_MF_MOVE_ALL))
1382                 return -EINVAL;
1383
1384         if ((flags & MPOL_MF_MOVE_ALL) && !capable(CAP_SYS_NICE))
1385                 return -EPERM;
1386
1387         /* Find the mm_struct */
1388         rcu_read_lock();
1389         task = pid ? find_task_by_vpid(pid) : current;
1390         if (!task) {
1391                 rcu_read_unlock();
1392                 return -ESRCH;
1393         }
1394         get_task_struct(task);
1395
1396         /*
1397          * Check if this process has the right to modify the specified
1398          * process. The right exists if the process has administrative
1399          * capabilities, superuser privileges or the same
1400          * userid as the target process.
1401          */
1402         tcred = __task_cred(task);
1403         if (!uid_eq(cred->euid, tcred->suid) && !uid_eq(cred->euid, tcred->uid) &&
1404             !uid_eq(cred->uid,  tcred->suid) && !uid_eq(cred->uid,  tcred->uid) &&
1405             !capable(CAP_SYS_NICE)) {
1406                 rcu_read_unlock();
1407                 err = -EPERM;
1408                 goto out;
1409         }
1410         rcu_read_unlock();
1411
1412         err = security_task_movememory(task);
1413         if (err)
1414                 goto out;
1415
1416         task_nodes = cpuset_mems_allowed(task);
1417         mm = get_task_mm(task);
1418         put_task_struct(task);
1419
1420         if (!mm)
1421                 return -EINVAL;
1422
1423         if (nodes)
1424                 err = do_pages_move(mm, task_nodes, nr_pages, pages,
1425                                     nodes, status, flags);
1426         else
1427                 err = do_pages_stat(mm, nr_pages, pages, status);
1428
1429         mmput(mm);
1430         return err;
1431
1432 out:
1433         put_task_struct(task);
1434         return err;
1435 }
1436
1437 /*
1438  * Call migration functions in the vma_ops that may prepare
1439  * memory in a vm for migration. migration functions may perform
1440  * the migration for vmas that do not have an underlying page struct.
1441  */
1442 int migrate_vmas(struct mm_struct *mm, const nodemask_t *to,
1443         const nodemask_t *from, unsigned long flags)
1444 {
1445         struct vm_area_struct *vma;
1446         int err = 0;
1447
1448         for (vma = mm->mmap; vma && !err; vma = vma->vm_next) {
1449                 if (vma->vm_ops && vma->vm_ops->migrate) {
1450                         err = vma->vm_ops->migrate(vma, to, from, flags);
1451                         if (err)
1452                                 break;
1453                 }
1454         }
1455         return err;
1456 }
1457
1458 #ifdef CONFIG_NUMA_BALANCING
1459 /*
1460  * Returns true if this is a safe migration target node for misplaced NUMA
1461  * pages. Currently it only checks the watermarks which crude
1462  */
1463 static bool migrate_balanced_pgdat(struct pglist_data *pgdat,
1464                                    unsigned long nr_migrate_pages)
1465 {
1466         int z;
1467         for (z = pgdat->nr_zones - 1; z >= 0; z--) {
1468                 struct zone *zone = pgdat->node_zones + z;
1469
1470                 if (!populated_zone(zone))
1471                         continue;
1472
1473                 if (zone->all_unreclaimable)
1474                         continue;
1475
1476                 /* Avoid waking kswapd by allocating pages_to_migrate pages. */
1477                 if (!zone_watermark_ok(zone, 0,
1478                                        high_wmark_pages(zone) +
1479                                        nr_migrate_pages,
1480                                        0, 0))
1481                         continue;
1482                 return true;
1483         }
1484         return false;
1485 }
1486
1487 static struct page *alloc_misplaced_dst_page(struct page *page,
1488                                            unsigned long data,
1489                                            int **result)
1490 {
1491         int nid = (int) data;
1492         struct page *newpage;
1493
1494         newpage = alloc_pages_exact_node(nid,
1495                                          (GFP_HIGHUSER_MOVABLE | GFP_THISNODE |
1496                                           __GFP_NOMEMALLOC | __GFP_NORETRY |
1497                                           __GFP_NOWARN) &
1498                                          ~GFP_IOFS, 0);
1499         if (newpage)
1500                 page_xchg_last_nid(newpage, page_last_nid(page));
1501
1502         return newpage;
1503 }
1504
1505 /*
1506  * page migration rate limiting control.
1507  * Do not migrate more than @pages_to_migrate in a @migrate_interval_millisecs
1508  * window of time. Default here says do not migrate more than 1280M per second.
1509  * If a node is rate-limited then PTE NUMA updates are also rate-limited. However
1510  * as it is faults that reset the window, pte updates will happen unconditionally
1511  * if there has not been a fault since @pteupdate_interval_millisecs after the
1512  * throttle window closed.
1513  */
1514 static unsigned int migrate_interval_millisecs __read_mostly = 100;
1515 static unsigned int pteupdate_interval_millisecs __read_mostly = 1000;
1516 static unsigned int ratelimit_pages __read_mostly = 128 << (20 - PAGE_SHIFT);
1517
1518 /* Returns true if NUMA migration is currently rate limited */
1519 bool migrate_ratelimited(int node)
1520 {
1521         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1522
1523         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window +
1524                                 msecs_to_jiffies(pteupdate_interval_millisecs)))
1525                 return false;
1526
1527         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages < ratelimit_pages)
1528                 return false;
1529
1530         return true;
1531 }
1532
1533 /* Returns true if the node is migrate rate-limited after the update */
1534 bool numamigrate_update_ratelimit(pg_data_t *pgdat, unsigned long nr_pages)
1535 {
1536         bool rate_limited = false;
1537
1538         /*
1539          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1540          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1541          * all the time is being spent migrating!
1542          */
1543         spin_lock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1544         if (time_after(jiffies, pgdat->numabalancing_migrate_next_window)) {
1545                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages = 0;
1546                 pgdat->numabalancing_migrate_next_window = jiffies +
1547                         msecs_to_jiffies(migrate_interval_millisecs);
1548         }
1549         if (pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages > ratelimit_pages)
1550                 rate_limited = true;
1551         else
1552                 pgdat->numabalancing_migrate_nr_pages += nr_pages;
1553         spin_unlock(&pgdat->numabalancing_migrate_lock);
1554
1555         return rate_limited;
1556 }
1557
1558 int numamigrate_isolate_page(pg_data_t *pgdat, struct page *page)
1559 {
1560         int page_lru;
1561
1562         VM_BUG_ON(compound_order(page) && !PageTransHuge(page));
1563
1564         /* Avoid migrating to a node that is nearly full */
1565         if (!migrate_balanced_pgdat(pgdat, 1UL << compound_order(page)))
1566                 return 0;
1567
1568         if (isolate_lru_page(page))
1569                 return 0;
1570
1571         /*
1572          * migrate_misplaced_transhuge_page() skips page migration's usual
1573          * check on page_count(), so we must do it here, now that the page
1574          * has been isolated: a GUP pin, or any other pin, prevents migration.
1575          * The expected page count is 3: 1 for page's mapcount and 1 for the
1576          * caller's pin and 1 for the reference taken by isolate_lru_page().
1577          */
1578         if (PageTransHuge(page) && page_count(page) != 3) {
1579                 putback_lru_page(page);
1580                 return 0;
1581         }
1582
1583         page_lru = page_is_file_cache(page);
1584         mod_zone_page_state(page_zone(page), NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1585                                 hpage_nr_pages(page));
1586
1587         /*
1588          * Isolating the page has taken another reference, so the
1589          * caller's reference can be safely dropped without the page
1590          * disappearing underneath us during migration.
1591          */
1592         put_page(page);
1593         return 1;
1594 }
1595
1596 /*
1597  * Attempt to migrate a misplaced page to the specified destination
1598  * node. Caller is expected to have an elevated reference count on
1599  * the page that will be dropped by this function before returning.
1600  */
1601 int migrate_misplaced_page(struct page *page, int node)
1602 {
1603         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1604         int isolated;
1605         int nr_remaining;
1606         LIST_HEAD(migratepages);
1607
1608         /*
1609          * Don't migrate pages that are mapped in multiple processes.
1610          * TODO: Handle false sharing detection instead of this hammer
1611          */
1612         if (page_mapcount(page) != 1)
1613                 goto out;
1614
1615         /*
1616          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1617          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1618          * all the time is being spent migrating!
1619          */
1620         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, 1))
1621                 goto out;
1622
1623         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1624         if (!isolated)
1625                 goto out;
1626
1627         list_add(&page->lru, &migratepages);
1628         nr_remaining = migrate_pages(&migratepages,
1629                         alloc_misplaced_dst_page,
1630                         node, false, MIGRATE_ASYNC,
1631                         MR_NUMA_MISPLACED);
1632         if (nr_remaining) {
1633                 putback_lru_pages(&migratepages);
1634                 isolated = 0;
1635         } else
1636                 count_vm_numa_event(NUMA_PAGE_MIGRATE);
1637         BUG_ON(!list_empty(&migratepages));
1638         return isolated;
1639
1640 out:
1641         put_page(page);
1642         return 0;
1643 }
1644 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1645
1646 #if defined(CONFIG_NUMA_BALANCING) && defined(CONFIG_TRANSPARENT_HUGEPAGE)
1647 /*
1648  * Migrates a THP to a given target node. page must be locked and is unlocked
1649  * before returning.
1650  */
1651 int migrate_misplaced_transhuge_page(struct mm_struct *mm,
1652                                 struct vm_area_struct *vma,
1653                                 pmd_t *pmd, pmd_t entry,
1654                                 unsigned long address,
1655                                 struct page *page, int node)
1656 {
1657         unsigned long haddr = address & HPAGE_PMD_MASK;
1658         pg_data_t *pgdat = NODE_DATA(node);
1659         int isolated = 0;
1660         struct page *new_page = NULL;
1661         struct mem_cgroup *memcg = NULL;
1662         int page_lru = page_is_file_cache(page);
1663
1664         /*
1665          * Don't migrate pages that are mapped in multiple processes.
1666          * TODO: Handle false sharing detection instead of this hammer
1667          */
1668         if (page_mapcount(page) != 1)
1669                 goto out_dropref;
1670
1671         /*
1672          * Rate-limit the amount of data that is being migrated to a node.
1673          * Optimal placement is no good if the memory bus is saturated and
1674          * all the time is being spent migrating!
1675          */
1676         if (numamigrate_update_ratelimit(pgdat, HPAGE_PMD_NR))
1677                 goto out_dropref;
1678
1679         new_page = alloc_pages_node(node,
1680                 (GFP_TRANSHUGE | GFP_THISNODE) & ~__GFP_WAIT, HPAGE_PMD_ORDER);
1681         if (!new_page)
1682                 goto out_fail;
1683
1684         page_xchg_last_nid(new_page, page_last_nid(page));
1685
1686         isolated = numamigrate_isolate_page(pgdat, page);
1687         if (!isolated) {
1688                 put_page(new_page);
1689                 goto out_fail;
1690         }
1691
1692         /* Prepare a page as a migration target */
1693         __set_page_locked(new_page);
1694         SetPageSwapBacked(new_page);
1695
1696         /* anon mapping, we can simply copy page->mapping to the new page: */
1697         new_page->mapping = page->mapping;
1698         new_page->index = page->index;
1699         migrate_page_copy(new_page, page);
1700         WARN_ON(PageLRU(new_page));
1701
1702         /* Recheck the target PMD */
1703         spin_lock(&mm->page_table_lock);
1704         if (unlikely(!pmd_same(*pmd, entry))) {
1705                 spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1706
1707                 /* Reverse changes made by migrate_page_copy() */
1708                 if (TestClearPageActive(new_page))
1709                         SetPageActive(page);
1710                 if (TestClearPageUnevictable(new_page))
1711                         SetPageUnevictable(page);
1712                 mlock_migrate_page(page, new_page);
1713
1714                 unlock_page(new_page);
1715                 put_page(new_page);             /* Free it */
1716
1717                 unlock_page(page);
1718                 putback_lru_page(page);
1719
1720                 count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1721                 isolated = 0;
1722                 goto out;
1723         }
1724
1725         /*
1726          * Traditional migration needs to prepare the memcg charge
1727          * transaction early to prevent the old page from being
1728          * uncharged when installing migration entries.  Here we can
1729          * save the potential rollback and start the charge transfer
1730          * only when migration is already known to end successfully.
1731          */
1732         mem_cgroup_prepare_migration(page, new_page, &memcg);
1733
1734         entry = mk_pmd(new_page, vma->vm_page_prot);
1735         entry = pmd_mknonnuma(entry);
1736         entry = maybe_pmd_mkwrite(pmd_mkdirty(entry), vma);
1737         entry = pmd_mkhuge(entry);
1738
1739         page_add_new_anon_rmap(new_page, vma, haddr);
1740
1741         set_pmd_at(mm, haddr, pmd, entry);
1742         update_mmu_cache_pmd(vma, address, &entry);
1743         page_remove_rmap(page);
1744         /*
1745          * Finish the charge transaction under the page table lock to
1746          * prevent split_huge_page() from dividing up the charge
1747          * before it's fully transferred to the new page.
1748          */
1749         mem_cgroup_end_migration(memcg, page, new_page, true);
1750         spin_unlock(&mm->page_table_lock);
1751
1752         unlock_page(new_page);
1753         unlock_page(page);
1754         put_page(page);                 /* Drop the rmap reference */
1755         put_page(page);                 /* Drop the LRU isolation reference */
1756
1757         count_vm_events(PGMIGRATE_SUCCESS, HPAGE_PMD_NR);
1758         count_vm_numa_events(NUMA_PAGE_MIGRATE, HPAGE_PMD_NR);
1759
1760 out:
1761         mod_zone_page_state(page_zone(page),
1762                         NR_ISOLATED_ANON + page_lru,
1763                         -HPAGE_PMD_NR);
1764         return isolated;
1765
1766 out_fail:
1767         count_vm_events(PGMIGRATE_FAIL, HPAGE_PMD_NR);
1768 out_dropref:
1769         unlock_page(page);
1770         put_page(page);
1771         return 0;
1772 }
1773 #endif /* CONFIG_NUMA_BALANCING */
1774
1775 #endif /* CONFIG_NUMA */